この記事では、RF アップコンバータの設計と RF ダウンコンバータの設計を説明するブロック図とともに、RF コンバータの設計について説明します。この C バンド周波数コンバーターで使用される周波数コンポーネントについて説明します。設計は、RF ミキサー、局部発振器、MMIC、シンセサイザー、OCXO 基準発振器、減衰器パッドなどのディスクリート RF コンポーネントを使用してマイクロストリップ ボード上で実行されます。
RFアップコンバーターの設計
RF 周波数コンバータとは、ある値から別の値への周波数の変換を指します。周波数を低い値から高い値に変換するデバイスはアップコンバータとして知られています。無線周波数で動作するため、RF アップコンバータとして知られています。この RF アップ コンバータ モジュールは、約 52 ～ 88 MHz の範囲の IF 周波数を約 5925 ～ 6425 GHz の RF 周波数に変換します。したがって、Cバンドアップコンバーターとして知られています。衛星通信アプリケーションに使用される VSAT に配備される RF トランシーバーの一部として使用されます。
図-1 : RF アップコンバータのブロック図
RF アップコンバーター部分の設計をステップバイステップのガイドで見てみましょう。
ステップ 1: 一般的に入手可能なミキサー、ローカル発振器、MMIC、シンセサイザー、OCXO 基準発振器、減衰器パッドを調べます。
ステップ 2: デバイスの 1dB 圧縮ポイントを超えないように、ラインアップのさまざまな段階、特に MMIC の入力で電力レベルの計算を実行します。
ステップ 3: さまざまな段階で適切なマイクロ ストリップ ベースのフィルターを設計し、通過させたい周波数範囲の部分に基づいて設計内のミキサーの後で不要な周波数を除去します。
ステップ 4: RF キャリア周波数に必要な選択された誘電体について、PCB 上のさまざまな場所で必要に応じて適切な導体幅を備えた電子レンジ オフィスまたはアジレント HP EEsof を使用してシミュレーションを実行します。シミュレーション中は、エンクロージャとしてシールド材を使用することを忘れないでください。Sパラメータを確認してください。
ステップ 5: PCB を製造し、購入したコンポーネントをはんだ付けして、同じものをはんだ付けします。
図 1 のブロック図に示されているように、デバイス (MMIC およびミキサー) の 1dB 圧縮ポイントを処理するには、3 dB または 6dB の適切な減衰パッドを間に使用する必要があります。
適切な周波数のローカル発振器とシンセサイザーをベースに使用する必要があります。70MHz から C バンドへの変換には、1112.5 MHz の LO と 4680 ～ 5375MHz の周波数範囲のシンセサイザーを推奨します。ミキサーを選択するための経験則は、LO パワーが P1dB での最大入力信号レベルより 10 dB 大きい必要があるということです。GCN は、アナログ電圧に基づいて減衰を変化させる PIN ダイオード減衰器を使用して設計されたゲイン コントロール ネットワークです。不要な周波数を除去し、必要な周波数を通過させるために、必要に応じてバンドパス フィルターとローパス フィルターを忘れずに使用してください。
RFダウンコンバーターの設計
周波数を高い値から低い値に変換するデバイスはダウンコンバータとして知られています。無線周波数で動作するため、RF ダウンコンバーターとして知られています。RF ダウンコンバーター部分の設計をステップバイステップのガイドで見てみましょう。この RF ダウン コンバータ モジュールは、3700 ～ 4200 MHz の範囲の RF 周波数を 52 ～ 88 MHz の範囲の IF 周波数に変換します。したがって、Cバンドダウンコンバーターとして知られています。
図-2 : RF ダウンコンバータのブロック図
図 2 は、RF コンポーネントを使用した C バンド ダウン コンバータのブロック図を示しています。RF ダウンコンバーター部分の設計をステップバイステップのガイドで見てみましょう。
ステップ 1: RF 周波数を 4 GHz から 1GHz の範囲、および 1 GHz から 70 MHz の範囲に変換するヘテロダイン設計に従って 2 つの RF ミキサーが選択されました。設計に使用されている RF ミキサーは MC24M、IF ミキサーは TUF-5H です。
ステップ 2: 適切なフィルタは、RF ダウンコンバータのさまざまなステージで使用できるように設計されています。これには、3700 ～ 4200 MHz BPF、1042.5 +/- 18 MHz BPF、および 52 ～ 88 MHz LPF が含まれます。
ステップ 3: MMIC アンプ IC と減衰パッドは、デバイスの出力および入力の電力レベルを満たすために、ブロック図に示すように適切な場所で使用されます。これらは、RF ダウン コンバータのゲインと 1 dB 圧縮ポイントの要件に従って選択されます。
ステップ 4: アップ コンバータ設計で使用される RF シンセサイザと LO は、図に示すようにダウン コンバータ設計でも使用されます。
ステップ 5: RF アイソレータを適切な場所で使用して、RF 信号が一方向 (つまり前方) に通過できるようにし、逆方向への RF 反射を停止します。したがって、それは単方向デバイスとして知られています。GCNはゲインコントロールネットワークの略です。GCN は、RF リンク バジェットに応じて RF 出力を設定できる可変減衰デバイスとして機能します。
結論: この RF 周波数コンバータの設計で述べた概念と同様に、L バンド、Ku バンド、ミリ波帯などの他の周波数でも周波数コンバータを設計できます。
投稿日時: 2023 年 12 月 7 日
